[发明专利]能摆荡抓握远距离桁架杆的攀爬桁架机器人及其控制方法

摘要

能摆荡抓握远距离桁架杆的攀爬桁架机器人及其控制方法，它涉及一种机器人及其控制方法。本发明为解决现有桁架攀爬机器人无法可靠抓握较远桁架杆和无法在桁架结构内进行连续移动的问题。机器人的手爪内侧增加了摩擦材料以提供更大的阻尼力矩；手爪上增加了陀螺仪传感器可消除高速摆荡时摩擦轮打滑的影响；并给出了综合考虑摩擦轮退转反馈机构和陀螺仪的反馈数据，生成欠驱动关节运动状态反馈的方法。提出了基于相位差的励振控制方法，并提出了一种由自然悬垂状态启动的摆荡抓杆控制方法，以及一种连续移动控制方法，进行了从自然悬垂状态启动的摆荡抓杆实验与连续移动仿真和实验，验证了所提出方法的有效性。本发明应用于攀爬桁架机器人领域。

主权项

1.一种能摆荡抓握远距离桁架杆的攀爬桁架机器人，其特征在于，所述攀爬桁架机器人包括第一手爪(1)、第一腕关节(2)、第一连接杆(3)、肘关节(4)、第二连接杆(5)、第二腕关节(6)和第二手爪(7)；第一手爪(1)通过第一腕关节(2)与第一连接杆(3)的一端转动连接，第一连接杆(3)的另一端通过肘关节(4)与第二连接杆(5)的一端转动连接，第二手爪(7)通过第二腕关节(6)与第二连接杆(5)的另一端转动连接；第一手爪(1)和第二手爪(7)的结构相同；第一手爪(1)由定半爪(1‑1)、摩擦轮退转反馈机构(1‑3)、动爪滑轨(1‑4)、滚珠丝杆(1‑5)、手爪机架(1‑6)、连接法兰(1‑7)、伺服电动机编码器(1‑8)、直流伺服电动机(1‑9)、伺服电动机减速机(1‑10)、主动齿轮(1‑11)、从动齿轮(1‑12)、动爪滑块(1‑13)、陀螺仪(1‑14)、动半爪(1‑15)、螺母(1‑19)组成；伺服电动机编码器(1‑8)、直流伺服电动机(1‑9)、伺服电动机减速机(1‑10)三者依次安装在一起，主动齿轮(1‑11)固定在伺服电动机减速机(1‑10)的输出轴上，从动齿轮(1‑12)与主动齿轮(1‑11)啮合并固定于滚珠丝杆(1‑5)的轴端，滚珠丝杆(1‑5)由轴承在手爪机架(1‑6)上定位，滚珠丝杆(1‑5)上套装的螺母(1‑19)通过动爪滑块(1‑13)和动半爪(1‑15)固连，动半爪(1‑15)和定半爪(1‑1)的外侧面上一一对应装有陀螺仪(1‑14)和摩擦轮退转反馈机构(1‑3)，摩擦轮退转反馈机构(1‑3)的摩擦轮(1‑3‑2)通过两侧的弹簧(1‑3‑1)压紧于桁架杆(1‑18)上，定半爪(1‑1)、动爪滑轨(1‑4)和伺服电动机减速机(1‑10)均固定在手爪机架(1‑6)上，手爪机架(1‑6)上还设有连接法兰(1‑7)，通过连接法兰(1‑7)可将手爪与第一腕关节(2)或第二腕关节(6)的末端法兰连接。